JJF(京) 3002-2018 医用磁共振成像系统校准规范

JJF(京)3002-2018医用磁共振成像系统校准规范CalibrationSpecificJJF(京)3002-2018鲁向(北京市计量检测科学研究院)赵贵坤(北京市计量检测科学研究院)郭刚(河北省计量监督检测研究院)蒋君杰(天津市计量监督检测科学研究院) 1范围 12引用文件 13术语和计量单位 13.1术语 1 13.1.2影像均匀性imageuniform 2 2 23.1.5低对比分辨力lowcontrastresolu 2 23.1.7纵横比verticalto 23.2计量单位 2 25计量特性 35.1主磁场 35.2信噪比 35.3影像均匀性 45.4空间线性 45.5空间分辨力 45.6低对比分辨力 4 45.8纵横比 46校准条件 56.1环境条件 56.2扫描条件 56.3主标准器和测量设备 56.4通用技术要求 5 57.1校准项目 57.2校准方法 67.2.1主磁场强度 67.2.2信号噪声比 67.2.2.1一次扫描法 67.2.2.2二次扫描法 67.2.3影像均匀性 77.2.4空间线性 77.2.5空间分辨力 87.2.6低对比分辨力 8 87.2.8纵横比 88校准结果表达 99复校时间间隔 9附录A主磁场强度校准结果不确定度分析 附录B校准原始记录格式 附录C校准证书内页格式(第2页) 附录D医用磁共振成像系统计量性能检测模体 Ⅲ本规范依据国家计量技术规范JJF1071-2010《国家计量校准规范编写规则》、JJF1医用磁共振成像系统tonoiseRATIO(SNR)in3.1术语2任何图像系统的图像中出现的几何变形的程度。几何变形可以3.2计量单位1)长度2)磁场强度4概述子核，引起氢原子核共振，并吸收能量。在停止射频脉冲后，将吸收的能量释放出来，氢原子核按特定频率发出射电信号，被体外的接受器用磁共振成像系统主要由可变磁场或固定磁场、射频线圈、梯3床等组成(见图1)。5计量特性5.1主磁场新安装或更换主磁体的医用磁共振成像系统，应符合生产企业的标准且不低于以下要求：主磁场强度1.0T及以上的磁共振成像系统磁场强度相对偏差应在±2%以内；主磁场强度1.0T以下的磁共振成像系统磁场强度相对偏差应在±3%以内。使用中的磁共振成像系统，其主磁场强度相对偏差不大于±5%以内。5.2信噪比矢状面、横断面和冠状面在校准时至少做一个面上的信噪比校准。1.0T以下的磁共振成像系统信噪比应大于50;1.5T的磁共振成像系统信噪比应大于150;3.0T磁共振成像系统信噪比应大于200。41.5T头部扫描的有效视野为250mm,选取圆的直径为200mm,其图像的均匀性不小于85%。性不小于80%。3.0T头部扫描的有效视野为250mm,选取圆的直径为200mm,其图像的均匀性不小于70%。应小于2.0%。5.7层厚5.8纵横比在有效视野为250mm时，图像模体的圆截面的纵方向与横方向之比在90%～110%之56校准条件6.1环境条件6.2扫描条件18℃~22℃小于85%6.3主标准器和测量设备6.3.1场强计的测量范围为(0～3)T,相对误差不超±1%6.3.2磁共振计量模体，结构(见附录D)。模体内充满硫酸铜溶液，无水硫酸铜的浓度为6.4通用技术要求7校准项目和校准方法7.1校准项目序号校准项目1主磁场强度2信号噪声比34空间线性5空间分辨力6低对比分辨力78纵横比67.2校准方法7.2.1主磁场强度将磁场强度检测仪的探测器置于磁共振的磁场中心位置，在非扫描模式下连续测量3次，取其平均值作为测量结果。按公式(1)计算相对偏差：E,--主磁场强度的相对误差，%;T₀——主磁场强度的标称值，mT;T——三次重复测量的平均值，mT。7.2.2信号噪声比7.2.2.1一次扫描法对充满均匀液体的模体进行扫描影像均匀性信噪比插件获得图像(见附录D图4)。在所得图像的中心选取方形或圆形的感兴区，面积在(1～2)cm²之间(大约包含100个像素点)。测量感兴区内的信号平均值及标准偏差。在图像以外的背景区域选择感兴区，面积在(1～2)cm²之间(大约包含100个像素点)。计算该区域的信号平均值做为背景值。通过公式(2)计算得到信噪比SNR。S——中心区域的信号强度平均值；SB——背景区域信号强度平均值；Sp——正方形中心区域信号强度的标准偏差。7.2.2.2二次扫描法对充满均匀液体的模体进行扫描影像均匀性信噪比插件获得图像(见附录D图4)。在所得图像的正方形中心选取面积大约为正方形区域面积的75%测量区域，采用同一扫描参数进行两次连续扫描，相邻两次扫描之间的时间间隔应不大于5min,将两幅图像相减，得7到第三幅图像。通过公式(3)计算得到二次摄影信噪比，SNR:S——第一次扫描所得图像中央区域ROI内的信号强度的平均值；Sp——两幅图像相减得到的第三幅图像(差值图像)的中央区域ROI的标准偏差。如果系统不能提供图像相减功能，采用一次扫描测量法。7.2.3影像均匀性对充满均匀液体的模体进行扫描影像均匀性信噪比插件获得图像见(附录D图4),在感兴区里选取1个感兴趣区中心区域和8个边缘区域做为测量感兴区。8个边缘感兴区270°和315°的角度。测量区的面积大小在(1～2)cm²之间(大约包含100个像素点),确定每个测量区的信号强度均值。分别选取上述9个测量区的信号强度均值的最大值和最小值，分别按下式计算图像的均匀性U₂。Suw——信号强度最小值。7.2.4空间线性空间线性的扫描示意图像(见附录D图5)。在有效视野不小于250mm时，测量模体中纵、横、斜图像的尺寸。根据所测量的结果，按式(5)计算空间线性L。D₀——实际尺寸，单位mm;D——测量尺寸，单位mm。JJF(京)3002-201887.2.5空间分辨力空间分辨力的扫描示意图像(见附录D图5)。用256x256采集矩阵，有效视野(FOV)不小于200mm。调节窗宽和窗位使图像细节显示最清晰，用视觉确定图像中可分辨清楚的最大线对数。必要时可对局部图像进行简单放大。直接在显示器上观察和利用拍摄的胶片得到的结果应是一致的。7.2.6低对比分辨力对低对比度分辨力插件层面进行扫描获得图像(见附录D图6)。测试孔的直径为：(4.0,6.0,10.0)mm。孔深分别为：(0.5,0.75,1.0,2.0)mm。调节窗宽和窗位使图像细节最清晰，用视觉确定能分辨清楚的深度最浅、直径最小的圆孔。7.2.7层厚对模体的层厚层面进行扫描获得图像(见附录D图7)。将窗宽调至最小，调节窗位至倾斜板的图像刚刚消失，此时的窗位记为倾斜板的信号强度值(也可以直接测量倾斜板图像的信号强度值)。测量倾斜板图像附近背景的信号强度值。将窗位调至倾斜板信号强度值和背景信号强度值的一半，测量图像中四个倾斜板的长度，分别测量四个对称斜板取平均值，由公式(6)计算出层厚Z。L——测量的四个斜板尺寸之和，单位mm。7.2.8纵横比在有效视野不小于250mm时，将窗宽调至最小，调节窗位使图像(见附录图D图6)最清晰时，测量模体中扫描出的圆截面纵向直径和横向直径的示值。根据测量结果，按下式计算纵横比。H——纵横比，单位%;98校准结果表达附录A主磁场强度校准结果不确定度分析A.1数学模型B——磁感应强度标称值，可看成一个常数，单位TB₀——磁感应强度测量值，单位Tγ——磁强计校准系数A.2方差与灵敏系数数学模型各项独立，则A.3不确定度来源A.3.1由Bo引入的不确定度磁强计测量重复性引入的不确定度μB₀属于A类不确定度，被测点测量10次，测1.5022T,1.5030T,1.5018T,1.5043,1.5029T,1.由实验结果可得相对标准偏差为0.1135%,因此μB₀=0.1135%,自由度v为9.A.3.2由γ引入的不确定度由磁强计校准系数不确定度的μγ属于B类不确定度，根据其产品说明书或有关校准证书可得其扩展不确定度为μγ=0.025%,k=2,自由度为50.A.4标准相对不确定度汇总各个标准相对不确定度分量汇总见下表1JJF(京)3002-2018表1不确定度分量汇总表标准相对不确定度u(L)C磁强计测量重复性引入的不确定度(A类)19磁强计校准系数的不确定度(B类)1A.5合成相对标准不确定度由下式计算合成不确定度u(△B)=√(c1×u(D))²+(c2×u(DO))²=0.11合成相对合成标准不确定度的有效自由度verr为：A.6扩展不确定度给定置信水平p=0.95,自由度取9.89,查t分布表得，扩展不确定度U=2.22814×0.11623%=0.2558%。故校准结果的相对扩展不确定度A.7扩展不确定度报告主磁场强度校准结果的扩展相对不确定度为：附录B证书编号：被校仪器信息委托单位名称委托仪器名称生产单位规格型号仪器编号标准设备信息标准器名称型号编号准确度等级、最大允许误差或不确定度证书编号本次校准所用测量标准的溯源性说明：技术依据：环境条件温度：相对湿度：气压：校准地点：校准日期：线圈头线圈扫描序列TR时间TE时间2层间隔校准项目标称值(T)实测值(T)平均值(T)1232.成像性能指标测试项目矢状面冠状面信噪比(SNR)影像均匀性(%)空间分辨率力(mm)空间线性(%)纵横比(%)层厚(mm)低对比分辨力校准证书内页格式(第2页)校准机构授权说明校准环境条件及地点：℃相对湿度%校准所依据的技术文件(代号、名称):校准所使用的主要测量标准：测量范围不确定度/准确度等级书编号线圈头线圈扫描序列TR时间有效视野(FOV)TE时间2层间隔校准项目标称值(T)实测值(T)平均值(T)1232.成像性能指标测试项目矢状面冠状面信噪比(SNR)影像均匀性(%)空间分辨力(mm)空间线性(%)纵横比(%)